BAB IV IV.2. Mesin Panas ( Heat Engine ) Mesin panas

BAB IV
IV.2. Mesin Panas ( Heat Engine )
Mesin panas adalah sistem yang bekerja secara siklus, dan melalui permukaan-permukaan
batasannya,
energi
dalam
bentuk
panas
dan
kerja
yang
dapat
mengalir.
Tujuannya mengubah panas menjadi kerja. Mesin panas mengalami proses – proses secara
periodik kembali kekeadaan semula (reversible). Sebagai contoh yaitu PEMBANGKIT
TENAGA UAP, fluida kerjanya adalah H2O yang mengalir secara kontiniu dan stasioner
melalui ketel (dalam bentuk air dan kemudian menguap), mengalir ke turbin. Keluar dari turbin
sebagai uap air pada temperatur dan tekanan rendah. H2O (uap air) masuk ke Condenser, disini
H2O (uap air) berubah menjadi air kembali, dan air ini di pompa kembali ke ketel. Proses ini
berlangsung secara periodik.
Gambar 4.1. Instalasi Pembangkit Tenaga
Menurut Hukum Termodinamika I :
atau
 dQ   dW
Qk  Qc  WT  WP
Maka, Effisiensi Termik dari siklus tertutup ini adalah :
 th 
WT  WP QK  QC
Q

 1 C
QK
QK
QK
Disini dapat dilihat bahwa, sistem menerima panas pada temperatur tinggi, kemudian panas
dibuang
oleh
sistem
temperatur
rendah,
dan
kerja
dilakukan
pada
lingkungan.
Kita ambil “dua mesin pemanas”, yang tujuan utamanya adalah mengubah panas menjadi kerja,
dan melakukan kerja pada lingkungan.
Gambar 4.2. Mesin panas dan pompa panas
Untuk mesin panas :
Wout  Qin  Qout
Wout  Qout  Qin
 th 
Wout
Q  Qout
Q
 in
 1  uot
Qin
Qin
Qin
Untuk pompa panas :
Win  Qout  Qin
Win  Qin  Qout
Qout
Qout
1


Q
Win
Qout  Qin
1  in
Qout
( KP ) pompa panas 
( KP ) me sin pendingin 
efek energi yang dituju (efek pendinginan)
pemasukan energi yang diperlukan
koefisien prestasi 
efek energi yang dituju
pemasukan energi yang diperlukan
( KP ) me sin pendingin 
Qin

Qout  Qin
1
Qin
1
Qout
Contoh Soal
1. Panas yang digunakan oleh suatu mesin panas adalah : 1150 Kj/mnt dan mesin
menghasilkan 7,5 Kw
Ditanya :
a.
 th  ........?
Qout  ........?
b.
Jawab :
Qin
= 1150 kJ/mnt
Wout = 7,5
kW = 7,5(60) = 450 kJ/mnt
450
a.  th  1150 kJ / mnt = 0,391 (39,1%)
b. Qout  Qin  Qout = ( 1150 – 450 ) kJ/mnt
= 700 kJ/mnt
2. Sebuah bangunan memerlukan panas : 100.000 Kj/menit dari suatu pompa panas yang
menyerap panas dari udara dingin diluar dan memberikannya ke ruangan – ruangan bangunan
tersebut.
untuk
Ditanya :
menjalankan
pompa
diperlukan
kerja
a) Besarnya panas yang diserap dari udara luar (Qin)
b) (KP) pompa panas
Jawab : Qout
= 100.000 kJ/mnt
a) Jumlah panas yang diperlukan pompa panas :
Qout  Qin  14.800 kJ / mnt
jadi :
Qin = 85.200 kJ/mnt
b) Koefisien Panas pompa panas =
Qout
Qout  Qin

100.000 kJ / mnt
 6,75
14.800 kJ / mnt
:14.800
Kj.